tính toán thiết kế thiết bị cyclone, túi vải nhà máy xi măng

Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG MÔN: THỰC HÀNH XỬ LÝ KHÍ THẢI ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CYCLONE, TÚI VẢI NHÀ MÁY XI MĂNG Công suất: 20m3/phút 1 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU I. Nhiệm vụ đề tài 3 II. Mục tiêu đề tài 3 III. Nội dung đề tài 3 CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ I. Các tính chất cơ bản của bụi và hiệu quả tách bụi 4 1. Độ phân tán các phân tử 4 2. Tính chất kết dính của bụi 4 3. Độ mài mòn của bụi 5 4. Độ thấm ướt của bụi 5 5. Độ hút ẩm của bụi 6 6. Độ dẫn điện của lớp bụi 6 7. Sự tích điện của lớp bụi 6 8.Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí 6 9. Hiệu quả thu hồi bụi 7 II. Các phương pháp xử lý bụi 7 1. Phương pháp khô 7 2. Thiết bị lọc bụi 13 3. Phương pháp ướt 13 2 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền III. Lựa chọn phương án xử lý 15 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG. I. Thành phần khí đầu vào 16 II.Chỉ tiêu khí đầu ra 16 III. Sơ đồ công nghệ ………………………………………………………………… 16 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ. I. Thùng cấp bụi………………………………………………………………………18 II. Cyclone…………………………………………………………………………… 20 III. Máy thổi khí ……………………………………………………………………… 25 IV. Thiết bị lọc túi vải………………………………………………………………… 28 3 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền Chương 1:MỞ ĐẦU. I. Nhiệm vụ đề tài: - Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải. - Chọn lựa phướng án thiết kế, bố trí phù hợp để xây dựng mô hình thực tế. II. Mục tiêu đề tài: - Tim hiểu và nắm bắt các công nghệ xử lý bụi hiện nay. - Xử lý khói thải có hàm lượng bụi 20g/m 3 từ mô hình lọc bụi xyclon và túi vải để tham khảo và học hỏi, ứng dụng cho các hệ thống xử lý bụi lớn sau này. III. Nội dung: Phần này trình bày kỹ cơ sở lý thuyết và tính toán các thông số cho từng thiết bị trong hệ thồng xử lý bụi để xây dựng mô hình. 4 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền Chương 2:CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ. I. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA BỤI VÀ HIỆU QUẢ TÁCH BỤI: 1. Độ phân tán các phân tử: Kích thước hạt là một thông số cơ bản của nó. Việc lựa chọn thiết bị tách bụi tùy thuộc vào thành phần phân tán của các hạt bụi tách được. trong các thiệt bị tách bụi đặc trưng cho kích thước hạt bụi là đại lượng vận tốc lắng của chúng như đại lượng đường kính lắng. Do các hạt bụi công nghiệp có hình dáng rất khác nhau (dạng cầu, que, sợi, …); nên nếu cùng một khối lượng thì sẽ lắng với các vận tốc khác nhau, hạt càng gần với dạng hình cầu thì nó lắng càng nhanh. Các kích thước lớn nhất nà nhỏ nhất của một khối hạt bụi đặc trưng cho khoảng phân bố phân tán của chúng. 2. Tính kết dính của bụi: Các hạt bụi có xu hướng kết dính vào nhau, với độ kết dính cao thì bụi có thể dẫn đến tình trạng kết nghẹt một phần hay toàn bộ thiết bị tách bụi. Hạt bụi càng mịn thì chúng càng dễ bám vào bề mặt thiết bị. với những bụi có 60÷70% số hạt bé hơn 10 thì rất dễ dẫn đến dính kết, còn bụi có nhiều hạt trên 10 thì trở thành tơi xốp. Tùy theo độ kết dính mà chia bụi làm 4 nhóm như sau: 5 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền Bảng 1: Các loại bụi Đặc tính bụi Dạng bụi • Không kết dính • Kết dính yếu • Kết dính • Kết dính mạnh  Xỉ thô, thạch anh, đất khô.  Hạt cốc, magiezit, apatit khô, bụi lò cao, tro bụi có chứa nhiều chất chưa cháy, bụi đá.  Than bùn, magiezit ẩm, bụi kim loại, bụi pirit, oxit chì, thiếc, xi măng khô, tro bay không chứa chất chưa cháy, tro than bùn,…  Bụi xi măng, bụi tách ra từ không khí ẩm, bụi thạch cao và xi măng, cliker, muối natri,… 3. Độ mài mòn của bụi: Độ mài mòn của bụi được đặc trưng bằng cường độ mài mòn kim loại khi cùng vận tóc dòng khí và cùng nồng độ bụi. Nó phụ thuộc vào độ cứng, hình dáng, kích thước, khối lượng hạt bụi. Khi tính toán thiết kế thì phải tính đến độ mài mòn của bụi. 4. Độ thấm ướt của bụi: Độ thấm ướt bằng nước của hạt bụi có ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của các thiết bị tách bụi kiểu ướt, đặc biệt làm việc ở chế độ tuần hoàn. Các hạt phẳng để thấm ướt hơn các gạt có bề mặt gồ ghề vì bề mặt gồ ghề có thể bị bao phủ bởi một lớp vỏ khí hấp phụ trở ngại sự thấm ướt. 6 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền Theo tính thấm ướt các vật thể rắn được chia làm 3 nhóm như sau: • Vật liệu háo nước: dễ thấm ướt như canxi, thạch anh, đa số các silicat, các khoáng chất oxy hóa, halogenua các kim loại kiềm,… • Vật liệu kỵ nước: khó thấm ướt như graphit, than lưu huỳnh,… • Vật liệu hoàn toàn không thấm ướt:paraffin, tephlon, bitum, … 5. Độ hút ẩm của bụi: Khả năng hút ẩm của bụi phụ thuộc thành phần hóa học, kích thước, hình dạng, độ nhám bề mặt của các hạt bụi. Độ hút ẩm của bụi tạo điều kiện tách chúng trong các thiết bị tách bụi kiểu ướt. 6. Độ dẫn điện cuả lớp bụi: Chỉ số này được đánh giá theo chỉ số điện trở suất của lớp bụi b và phụ thuộc vào tính chất của từng hạt bụi riêng lẻ (độ dẫn điện bề mặt và độ dẫn điện trong, kích thước, hình dạng, …), cấu trúc lớp hạ và các thông số của dòng khí. Chỉ số này ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của các bộ lọc điện. 7. Sự tích điện của lớp bụi: Dấu của các hạt bụi tích điện phụ thuộc vào phương pháp tạo thành, thành phần hóa học, cả những tính chất mà chúng tiếp xúc. Chỉ tiêu này có ảnh hưởng đến hiệu quả tách chúng trong các thiết bị lọc khí (bộ tách bụi ướt, loc…), đến tính nổ và kết dính cúa các hạt… 8. Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí: Các bụi cháy được dễ tạo với O 2 của không khí thành hỗn hợp tự bốc cháy và hỗn hợp dễ nổ do bề mặt tiếp xúc rất lớn các các hạt ( 1m 2 /g). Cường độ nổ phụ thuộc vào các tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước, hình dạng các hạt, nồng độ của chúng trong không khí, độ ẩm và thành phần các khí, kích thước và 7 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền nhiệt độ nguồn lửa và hàm lượng tương đối của các loại bụi trơ (không cháy). Các loại bụi có khả năng bắt lửa như bụi các chất hữu cơ (sơn, plastic, sợi) và cả một số bụi vô cơ như magie, nhôm, kẽm. 9. Hiệu quả thu hồi bụi: Mức độ làm sạch (hệ số hiệu quả) được biểu thị bằng tỉ số lượng bụi thu hồi được trong tổng số vật chất theo dòng khí đi vào thiết bị trong một đơn vị thời gian. II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI: 1. Phương pháp khô: Có nhiều loại thiết bị cơ khí kiểu khô để làm sạch bụi nhờ lợi dụng các cơ chế lắng khác nhau như: lắng trọng lượng (buồng lắng bụi) lắng quán tính (phòng lắng có vật cản), lắng ly tâm (cyclone đơn, kép, nhóm, xoáy và động học…) Đó là những thiết bị có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo. Tuy nhiên hiệu quả xử lý của chúng không cao lắm nên chỉ dùng làm thiết bị lắng sơ bộ. 1.1.Buồng lắng bụi: Đây là loại thiết bị lọc đơn giản nhất. Phương pháp thu gom bụi hoạt động theo nguyên lý sử dụng lực hấp dẫn, trọng lực để lắng đọng những phân tử bụi ra khỏi không khí. Cấu tạo là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện của đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gain rơi xuống chám đáy dưới tác dụng trọng lực và bị giữ lại ở đó mà không bị dòng khí mang theo. Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi khô có kích thước hạt từ 60÷70 trở lên. Tuy vậy, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng lắng. 8 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền Có nhiều loại buồng lắng bụi như: buồng lắng bụi có nhiều ngăn, buồng lắng “động năng”… Hình : buồng lắng bụi hình hộp dạng đơn giản Hình :buồng lắng bụi nhiều ngăn và buồng lắng bụi có tấm chắn. 1.2. Thiết bị tách bụi kiểu quán tính: Nguyên lý cơ bản được áp dụng để chế tạo thiết bị lọc bụi kiểu quán tính là làm thay đổi chiều hướng chuyển động của dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều loại vật cản có hình dáng khác nhau. Khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì bụi do có quán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và 9 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền va đập vào các vật cản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất đi động năng và rơi xuống đáy thiết bị. Vận tốc của khí trong thiết bị khoảng 1m/s, còn ở ống vào khoảng 10m/s. Hiệu quả lọc của thiết bị này đạt từ 65-80% đối với các hạt bụi có kích thước 20-30 . Trở lực của chúng trong khoảng 150-390N/m 2 . Có nhiều loại: thiết bị lọc quán tính Venturi, thiết bị lọc quán tính kiểu màn chắn uốn cong, thiết bị lọc quán tính kiểu “lá xách”,… 1.3. Thiết bị lá xách: Thiết bị kiểu này có các dãy lá chắn là những tấm bản phẳng hay trục. Khí đi qua mạng chắn, đổi hướng đột ngột, các hạt bụi do quán tính chuyển động theo hướng cũ tách ra khỏi khí hoặc va đập vào các tấm phẳng nghiêng. Lắng trên đó rồi rơi xuống dòng khí bụi. kết quả khí được chia thành 2 dòng. Dòng chứa bụi nồng độ cao(10%) thể tích được hút qua xiclin để tiếp tục xử lí ,rồi sau đó được trộn với dòng đi qua các tấm chắn (80%) thể tích Vận tốc khí trước mạng chóp phải đủ cao(15m/s) để đạt hiệu quả tác bụi quán tính .Trở lực của lưới khoảng 100 -500 N/m 2 .Thiết bị lá xách thường được xử dụng để thu hồi bụi có kích thước trên 20 . Yếu điểm của lá xách là sự mài mòn các tấm chắn khi nồng độ bụi cao vá có thể tạo thành trầm tích làm bít kín mặt sàng. Nhiệt độ cho phép của khí thải phụ thuộc vào vật liệu lá chắn , thường không quá 450 -600 0 C. 1.4 Xiclon: Là thiết bị lọc ly tâm kiểu đứng ,thiết bị lọc bụi này hình thành lực ly tâm để tách bụi ra khỏi không khí . Nó được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp . Thân xiclon thường hình trụ có đáy hình chóp cụt .Ống khí vào được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân xiclon,khí nhiểm bụi đi vào phần trên của xiclon thực 10 [...]... các loại vải nhẹ hơn (400-500g/m2) 1.2 Thiết bị lọc bụi túi vải: a Cấu tạo: Thiết bị lọc bụi túi vải thường có hình trụ: được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi, gồm các phần chính sau: 29 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền - Buồng lọc bụi gồm: buồng làm sạch và buồng khí sạch; - Túi lọc bụi: làm bằng các loại vải lọc... bụi Máy thổi khí Thiết bị lọc cyclone Thiết bị lọc túi vải Thiết bị tạo rung ống khói Khí thải sạch đạt loại A thải ra môi trường (theo QCVN 23:2009) CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ I THÙNG CẤP BỤI: 18 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền 1 Lý thuyết: Chụp hút có nhiệm vụ thu gom khí ở trong nhà xưởng dẫn đến xyclon Chụp hút làm việc... xuất xi măng (Theo QCVN 23:2009/BTNMT) STT Nồng độ C (mg/Nm3) A B B THÔNG SỐ 1 2 1 Bụi tổng 400 200 100 2 Cacbon oxit, CO 1000 1000 500 3 Nito oxit, NOx (tính theo NO2) 1000 1000 1000 4 Lưu huỳnh dioxit, SO2 1500 500 500 III Sơ đồ công nghệ : 17 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền NGUỒN VÀO Thùng cấp bụi Máy thổi khí Thiết bị lọc cyclone Thiết. .. khả năng bị cuốn theo khí và cùng với bụi lắng trong ống dẫn và máy hút bụi; • Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn; • Chất lỏng ướt thiết bị thường bằng nước khi kết hợp quá trình thu hồi bụi với xử lý hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ 15 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần... kính túi vải D =200mm Chiều cao túi vải : h =1m Thiết bị lọc túi vải có hệ thống rung lắc cơ học • Diện tích túi vải Ab = π × D × h = 3.14 × 0.2 × 1 = 0.628m 2 Số túi vải n= Ac 28.36 = = 45.1 túi Ab 0.628 Chọn số lượng túi vải là 45 túi, chia làm 1 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên 45 túi Chọn: hàng ngang 5 túi, hàng dọc 9 túi Ta có lưu lượng khí cần lọc L1 = 20 m3/phút + chọn khoảng cách: g  Giữa các túi. .. cần lọc L1 = 20 m3/phút + chọn khoảng cách: g  Giữa các túi là: d1 = 0,1m  Giữa các hàng : d2 = 0,1m  Giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị là: d3 = 0,1m 33 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền  Chọn đế dày của thiết bị δ = 0,003m  Chiều dài của một đơn nguyên: L1 = D × n1 + (n1 − 1) × d1 + 2d 3 + 2δ L1 = 0.2 × 5 + ( 5 − 1)... học 34 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền Thời gian lọc: thơi gian rung lắc 1 đơn nguyên khoảng 1 phút, quá trình lọc 9 phút nên thời gian lọc tổng cộng của cả chu trình làm việc khoảng 10 phút  Tính lượng bụi thu được: Lượng khí đi vào thiết bị lọc túi vải: Gv = Q × Pk = 1200 × 1.01 = 1212(kg / h) Nồng độ bụi trong hệ thống khí tính theo... dọc theo túi vải, qua vòng khuyên này có một dòng không 31 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền khí nén vận tốc cao chạy theo hướng xuyên tâm và thổi bụi về hướng ngược với sự lọc Không khí được đưa đến vòng khuyên nhờ quạt cao áp hoặc máy nén khí qua các ống mềm Sự phá vỡ các lớp bụi chính là kết quả đồng thời của việc vật liệu lọc bị uốn... lượng kim loại nhỏ, kết hợp máy hút bụi và cyclone vào cùng một thiết bị, khả 13 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy xi măng GVHD:Trần Thị Hiền năng tạo thành các trầm tích trên cánh quạt, do đó làm mất cân bằng phần quay, hiệu quả thu hồi bụi d . TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CYCLONE, TÚI VẢI NHÀ MÁY XI MĂNG Công suất: 20m3/phút 1 Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà. bụi Thiết bị lọc cyclone Thiết bị lọc túi vải ống khói Thiết bị tạo rung Máy thổi khí Tính toán và thiết kế thiết bị cyclone và túi vải xử lý bụi của nhà máy